Evaluation of intergranular fracture of phosphorus-doped reactor pressure vessel steels by master curve method

破壊靱性マスターカーブ法によるリンを添加した原子炉圧力容器鋼の粒界破壊の評価

西山 裕孝 ; 飛田 徹; 鬼沢 邦雄 

Nishiyama, Yutaka; Tobita, Toru; Onizawa, Kunio

長時間使用される原子炉圧力容器鋼に関する照射脆化の一つのモードとして、鋼材中のリンが結晶粒界偏析して粒界破壊が生じることが懸念されている。そのため、粒界破壊が生じた場合における破壊靭性値を精度よく評価するための手法を整備しておく必要がある。本研究では、リン濃度を3段階に変化させた鋼材等を用い、試験片厚さ25mmの1TCT試験片及び小型の試験片厚さ10mmの監視試験型破壊靭性試験片を用いて、破壊靱性マスターカーブ法により評価した破壊靭性のばらつき等について調べた。その結果、粒界リン濃度が高く粒界破壊が顕著に生じる材料においては、粒界破壊の発生により破壊靱性値のばらつきがへき開破壊のみの場合よりも大きくなることから、破壊靱性値の下限値を利用したマスターカーブ法による評価が必要なことを示した。また、この手法を用いることにより、中性子照射による破壊靭性とシャルピー延性脆性遷移温度の高温側へのシフトはほぼ等価であることを明らかにした。

A study on intergranular embrittlement of reactor pressure vessel steels due to thermal aging and neutron irradiation has been performed. Three kinds of A533B steel with grain boundary phosphorus concentrations of 9%, 17% and 32% were used. Fracture toughness tests in the ductile-to-brittle transition temperature region have been conducted using 1T-CT and PCCv specimens for these materials. To evaluate a conservative value of T0 for this material, the SINTAP lower tail analysis method was applied. The results indicated that the difference in T0 values from E1921 method and the SINTAP method was C for the highest Pgb material and negligible for the other materials. The detailed fracture toughness results and fractographic analyses for the materials after thermal aging and neutron irradiation are presented.